1. 研究目的与意义

1.1课题研究背景

近年来，随着微机械，微电子，导航等产业发展，无人机已从早期作为军用靶机转化为了在军事，农业，工业等领域的重要角色。相关产业迅速发展，取得了众多应用成果。我国的无人机企业大疆创新，零度智控等已成为走向世界的知名企业。

无人机可以分为无人固定翼无人和无人直升机，其中无人直升机又分为经典构型和四旋翼构型。其中，四旋翼无人机相比于经典构型，有着原理直观，结构简单等优势。但是却因其欠驱动，强耦合的控制特性，受限于电子器件技术的发展，长时间以来并未成为主流构型。在时间进入2000年之后，随着微电子，无刷电机，高性能电池等产业的蓬勃发展，四旋翼无人机的制造和开发成本大大降低，四旋翼无人机迎来了发展的新时代。

2. 研究内容与预期目标

2.1课题的研究内容：

本课题针对四旋翼飞行器，利用现代控制理论、非线性控制理论等，设计相关飞行控制算法，实现对四旋翼飞行器的飞行轨迹的跟踪控制。

3. 研究方法与步骤

本课题基于非线性控制理论和李雅普诺夫稳定性理论等，首先建立四旋翼飞行器的动力学模型，考虑待研究飞行器系统强耦合，欠驱动的特点，设计自适应控制器以满足参考轨迹精确跟踪的预期目标并且通过李雅普诺夫稳定性判据证明该系统的所有信号都有界。理论设计完成后，将根据建立的模型和设计的控制算法运用matlab软件进行程序编写和仿真分析，选取恰当的控制设计参数，最终实现四旋翼飞行器跟踪控制。四旋翼飞行器控制系统结构如图1所示

4. 参考文献

[1]李辰. 面向四旋翼无人机的非线性控制方法与实现[d].浙江大学,2017.

[2]申富媛,李炜.四旋翼无人机执行器可重构性量化评价方法研究[j/ol].北京航空航天大学学报:1-11[2020-03-20].

[3]方旭,刘金琨.四旋翼无人机动态面控制[j].北京航空航天大学学报,2016,42(08):1777-1784.

5. 工作计划

（1）2022.2.24—2022.3.13查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.3.16—2022.4.17四旋翼飞行器系统的分析与建模；

（3）2022.4.20—2022.5.15四旋翼飞行器系统的设计与仿真；